[发明专利]一种居民采暖领域的长输蒸汽管网压损的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种居民采暖领域的长输蒸汽管网压损的控制系统及方法，在蒸汽管网终端设置供热首站，经凝结水回水母管回收长输供汽凝结水至电厂。将长输长输蒸汽管网分为多个管段，高密度布置压力和温度测点，实时监控沿线各个位置的蒸汽比容。沿着长输蒸汽管网并行布置凝结水回水管线，在供热首站内由升压泵加压，在各个蒸汽管段喷入凝结水，喷水量由喷水点后的蒸汽比容进行后置反馈调节。基于高密度监测及喷水减温以控制蒸汽流速恒定在初始值，进而控制整个蒸汽管网沿线压损在设计范围。

【技术领域】

本发明涉及一种居民采暖领域的长输蒸汽管网压损的控制系统及方法。

【背景技术】

随着社会发展和能源产业结构的不断调整，用电结构不断调整，燃煤发电机组逐渐从传统的电源主体向综合能源服务基地转变，对外供应电力、热力、长输工业蒸汽、高压工业空气、淡水等。随着保温技术的快速发展，燃煤发电机组通过供热改造，对外输送工业蒸汽的辐射半径不断增大，推进清洁燃煤集中供热替代污染重、能耗高的分散燃煤燃油锅炉房，有利于地区大气污染物排放的有效减控，有利于提升燃煤机组的盈利能力和可持续发展能力。

居民采暖领域，有长输热水和长输蒸汽两种技术路线。长输热水方案主要内容为：在燃煤发电机组厂内设置供热首站，在热力系统某处抽取蒸汽到表面式热网加热器和供热循环水进行换热，凝结水回收至凝汽器或除氧器，供热循环水经长输热水管网输送至城镇供热管网，换热后的冷水再回流至电厂内的供热首站，形成一个循环。长输蒸汽方案主要内容为：在城镇附近设置供热首站，由燃煤发电机组汽水循环某处抽取蒸汽，经长输蒸汽管网输送至供热首站，在表面式热网加热器和供热循环水进行换热，蒸汽凝结后的疏水经升压泵加压后在回水母管回收至机组热力系统。

居民采暖领域的长输蒸汽管网方案与工业生产领域的长输供汽管网方案基本类似，主要区别为前者凝结水回收，后者因生产工艺等因素凝结水多不回收。长输工业蒸汽管网的热力指标有管道温降、管道压降、蒸汽管网损失率等。

管道温降：

式中：Δt为管道温降，℃/km；t₁,t₂分别为蒸汽管网的起点和终点温度，℃；L为蒸汽管道长度，km。

管道压降：

式中：ΔP为管道温降，MPa/km；P₁,P₂分别为蒸汽管网的起点和终点压力，MPa；

蒸汽管网损失率

式中：g为蒸汽管网质量损失率，无量纲数；q为蒸汽管网热量损失率，无量纲数；G₁,G₂分别为蒸汽管网的起点质量流量和终点质量流量，t/h；h₁,h₂分别为蒸汽管网的起点蒸汽焓值和终点蒸汽焓值，kJ/kg。

管道温降取决于管道保温材质及性能。

管道压降和内部蒸汽流速呈正比。

管网通流直径增加，蒸汽流速低，降低蒸汽管网压降，进而降低运行成本，但反过来增加管网建设投资。故合理的管道温降系数和压降系数，可有效平衡蒸汽管网项目的运行成本和建设投资之间的动态矛盾关系

水蒸汽的比容与蒸汽压力呈反比关系，与蒸汽温度成正比关系：蒸汽压力越低，比容越高；蒸汽温度越高，比容越低。目前而言，管道规格设定的蒸汽管网项目，由于高性能保温材料的规模化应用，管道内部随着蒸汽流动，以蒸汽起点为对比基准，随着蒸汽流动，压降和温降导致蒸汽比容增大，蒸汽流速升高，压降增加，与此同时温降基本维持不变，导致整个管网系统内部蒸汽流速越来越快，蒸汽压降越大，影响长输管网的经济性及敷设半径。

【发明内容】